ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Σχετικά έγγραφα
Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΨΗΦΙΑΚΗΛΟΓΙΚΗΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Καταστάσεων. Καταστάσεων

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Εφαρµοσµένης Πληροφορικής & Πολυµέσων. Ψηφιακή Σχεδίαση. Κεφάλαιο 5: Σύγχρονη Ακολουθιακή

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

βαθµίδων µε D FLIP-FLOP. Μονάδες 5

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Ελίνα Μακρή

6 η Θεµατική Ενότητα : Σχεδίαση Συστηµάτων σε Επίπεδο Καταχωρητή

13. ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Άσκηση 3 Ένα νέο είδος flip flop έχει τον ακόλουθο πίνακα αληθείας : I 1 I 0 Q (t+1) Q (t) 1 0 ~Q (t) Κατασκευάστε τον πίνακα

Ασύγχρονοι Απαριθμητές. Διάλεξη 7

7.1 Θεωρητική εισαγωγή

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Ακολουθιακή Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης 2017

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Καταχωρητές και Μετρητές 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Εργαστήριο Ψηφιακής Σχεδίασης

Κεφάλαιο 6. Σύγχρονα και ασύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα

8.1 Θεωρητική εισαγωγή

Ακολουθιακά Κυκλώµατα. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο Ακολουθιακά Κυκλώµατα (συν.) Ακολουθιακή Λογική: Έννοια

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστηµάτων

Σύγχρονοι Απαριθμητές. Διάλεξη 8

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΟΓΙΚΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

5.1 Θεωρητική εισαγωγή

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

Εισαγωγή στην πληροφορική

6.1 Θεωρητική εισαγωγή

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 7-8: Ανάλυση και σύνθεση συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Θέμα 1ο (3 μονάδες)

Ελίνα Μακρή

4.1 Θεωρητική εισαγωγή

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 3 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΑΣΚΗΣΗ 7 FLIP - FLOP

Απαριθμητές (Ασύγχρονοι Σύγχρονοι, Δυαδικοί Δεκαδικοί)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ.3 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔYΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ.5 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔΕΚΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ.7 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔΕΚΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ ΜΕ LATCH.

Καταχωρητές,Σύγχρονοι Μετρητές και ΑκολουθιακάΚυκλώματα

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Μετρητής Ριπής (Ripple Counter) Μετρητές (Counters) Μετρητής Ριπής (συν.

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 10: Ακολουθιακά Κυκλώματα

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο Διάλεξη 8 η : Μηχανές Πεπερασμένων Κaταστάσεων σε FPGAs

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Κ. ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ, Γ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΠΑΤΡΑ

5. Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3

Θέμα 1ο (3 μονάδες) Υλοποιήστε το ακoλουθιακό κύκλωμα που περιγράφεται από το κατωτέρω διάγραμμα

C D C D C D C D A B

7 η Θεµατική Ενότητα : Καταχωρητές, Μετρητές και Μονάδες Μνήµης

4 η Θεµατική Ενότητα : Συνδυαστική Λογική. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Ανάλυση Ακολουθιακών Κυκλωμάτων 1

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Περιεχόµενα. Πρόλογος Εισαγωγή 21

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

Ολοκληρωμένα Κυκλώματα

Κεφάλαιο 3 ο Ακολουθιακά Κυκλώματα με ολοκληρωμένα ΤΤL

ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. Να μελετηθεί η λειτουργία του ακόλουθου κυκλώματος. Ποιος ο ρόλος των εισόδων του (R και S) και πού βρίσκει εφαρμογή; R Q

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM).

Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

Συνδυαστικά Κυκλώματα

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΟΛΙΣΘΗΤΕΣ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Πανεπιστήµιο Κύπρου DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

σύνθεση και απλοποίησή τους θεωρήµατα της άλγεβρας Boole, αξιώµατα του Huntington, κλπ.

Η συχνότητα f των παλµών 0 και 1 στην έξοδο Q n είναι. f Qn = 1/(T cl x 2 n+1 )

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Γ ΕΠΑΛ 14 / 04 / 2019

e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006

ε. Ένα κύκλωμα το οποίο παράγει τετραγωνικούς παλμούς και απαιτείται εξωτερική διέγερση ονομάζεται ασταθής πολυδονητής Λ

Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟ ΕΓΧΕΙΡΙ ΙΟ ΓΙΑ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΓΛΩΣΣΑΣ VHDL

Ανάλυση Σύγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων

3 η Θεµατική Ενότητα : Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

ΜΕΡΟΣ 1 ο : Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων. Διδάσκοντες

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων 15/11/2010. Σχεδιασμός Ακολουθιακών Κυκλωμάτων 1

6.1 Καταχωρητές. Ένας καταχωρητής είναι μια ομάδα από f/f αλλά μπορεί να περιέχει και πύλες. Καταχωρητής των n ψηφίων αποτελείται από n f/f.

Transcript:

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ενσύρματης Τηλεπικοινωνίας ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Μάθημα 8: Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώµατα (µέρος Α ) Διδάσκων: Καθηγητής Ν. Φακωτάκης

Κυκλώµατα οδηγούµενα από ρολόι Ψηφιακή τεχνική Συνδυαστικά στοιχεία Στοιχεία µνήµης 1 ψηφίου JK flip-flop: απλούστερη υλοποίηση

Σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωµα

Σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωµα υο είσοδοι Χ και Π Μια έξοδος Ζ JK flip-flops σε διάταξη master/slave 4 δυνατές καταστάσεις ΑΒ=00,01,10,11

οµικό διάγραµµα, πίνακας καταστάσεων και χάρτης Karnaugh

Πίνακας καταστάσεων

ιάγραµµακαταστάσεων

Γεννήτρια για το σήµα εισόδου Ζ

Χρονικό διάγραµµα του κυκλώµατος

Ηδιαδικασία σχεδιασµού

Βήµα 1: Καθορισµός του προβλήµατος Είναι ουσιαστικό για το σχεδιαστή να έχει λεπτοµερή γνώση των χαρακτηριστικών του κυκλώµατος που πρέπει να σχεδιαστεί. Σε πρώτο στάδιο αυτή η γνώση θα αποτελείται από την λεκτική διατύπωση του προβλήµατος και, ειδικότερα, λεπτοµέρειες για τις υπάρχουσες εισόδους και τις απαιτούµενες εξόδους.

Βήµα 1: Καθορισµός του προβλήµατος Αυτές οι πληροφορίες φαίνονται καλύτερα σ ένα δοµικό διάγραµµα και αν είναι αναγκαίο µε χρονικά διαγράµµατα των κυµατοµορφών εισόδου και εξόδου.

Βήµα 1: Καθορισµός του προβλήµατος Η διατύπωση του προβλήµατος µε τελείως αόριστους όρους είναι ένα δύσκολο έργο που µπορεί να απαιτήσει αρκετές συζητήσεις µεταξύ σχεδιαστή και πελάτη. Αν οι αοριστίες αυτές δεν επιλυθούν στη φάση αυτή, το έργο του σχεδιασµού θα συνεχιστεί, θα γίνει µια υλοποίηση του κυκλώµατος η οποία δεν θα ικανοποιεί τις απαιτήσεις του πελάτη και θα οδηγήσει σε αναγκαία επιστροφή από το βήµα 5 στο 1. Στην πράξη ίσως να απαιτηθούν αρκετές επαναλήψεις του σχεδιασµού µέχρι να ικανοποιηθούν οι προδιαγραφές του πελάτη.

Βήµα 2: Το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων Στο στάδιο αυτό η λεκτική διατύπωση του προβλήµατος θα πρέπει να εκφραστεί µε όρους εσωτερικών καταστάσεων του κυκλώµατος. εν υπάρχουν κανόνες για την κατασκευή των διαγραµµάτων εσωτερικών καταστάσεων και η ικανότητα σχεδιασµού µπορεί µόνο να αποκτηθεί µε πείρα.

Βήµα 2: Το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων Για παράδειγµα, ο µη έµπειρος σχεδιαστής είναι σχεδόν βέβαιο, ότι σε πρώτη φάση, δεν θα φτιάξει το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων. Για να κατασκευαστεί το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων του προβλήµατος, θα πρέπει να δοθεί στο σχεδιαστή η παρακάτω λεκτική διατύπωση:

Βήµα 2: Το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων Ένα λογικό κύκλωµα παίρνει δυαδικές πληροφορίες, σειριακά στη γραµµή Χ, που συγχρονίζεται µε ένα εξωτερικό σήµα ρολογιού. Εξετάζονται από το λογικό κύκλωµα µη-επικαλυπτόµενες σειρές των τριών διαδοχικών δυαδικών ψηφίων και αν ανιχνευτούν οι συνδυασµοί 010,011 και 111, σαν έξοδος θα εµφανιστεί στη γραµµή Ζ το 1.

Βήµα 2: Το διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων Ηέξοδος θα λαµβάνει χώρα κατά τη διάρκεια του τρίτου ψηφίου της σειράς των χαρακτήρων εισόδου και θα έχει µια χρονική διάρκεια ίση µε εκείνη του παλµού του ρολογιού. Για οποιοδήποτε άλλο συνδυασµό των τριών δυαδικών ψηφίων η έξοδος Ζ θα είναι 0.

ιάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων ενός ανιχνευτή συνδυασµών

Βήµα 3: Μείωση καταστάσεων Όσο περισσότερες καταστάσεις υπάρχουν στο διάγραµµα εσωτερικών καταστάσεων τόσο περισσότερο υλικό (hardware) απαιτείται για την κυκλωµατική υλοποίηση του προβλήµατος. Για το λόγο αυτό ένα από τα ενδιαφέροντα του σχεδιαστή είναι η µείωση του αριθµού των καταστάσεων (state reduction) όσο αυτό είναι δυνατόν.

Βήµα 3: Μείωση καταστάσεων Η µείωση καταστάσεων µπορεί να γίνει συστηµατικά µε την βοήθεια ενός πίνακα καταστάσεων και µε την χρήση των κανόνων ενοποίησης του Caldwell.

α) πίνακας καταστάσεων β) µειωµένος πίνακας γ) ελαχιστοποιηµένος πίνακας

Με βάση την διαδικασία ενοποίησης του Caldwell ο πίνακας καταστάσεων (α) µπορεί να αναχθεί σε αυτόν του (β) ό οποίος έχει ακόµα δυο σειρές, αυτές που επιγράφονται σαν S1 και S2, που µπορούν να ενοποιηθούν για να σχηµατίσουν την κατάσταση S12

Εποµένως ο πίνακας (β) µπορεί να απλοποιηθεί σε αυτόν του σχήµατος (γ). Το ελάχιστοποιηµένο διάγραµµα καταστάσεων το οποίο µπορεί τώρα να κατασκευαστεί από τον πίνακα αυτό φαίνεται στο σχήµα που ακολουθεί.

ιάγραµµα καταστάσεων ανιχνευτή συνδυασµών

Βήµα 4: εξαγωγή κυκλωµατικών εξισώσεων Αφού εκτιµηθεί το ελαχιστοποιηµένο διάγραµµα καταστάσεων, το επόµενο βήµα για το σχεδιαστή είναι να προσδιορίσει τις δευτερεύουσες µεταβλητές των διαφόρων καταστάσεων. Οαριθµός των δευτερευουσών µεταβλητών που απαιτούνται για να οριστεί µια κατάσταση εξαρτάται από το συνολικό αριθµό των καταστάσεων του διαγράµµατος.

Βήµα 4: εξαγωγή κυκλωµατικών εξισώσεων Για παράδειγµα, υπάρχουν τέσσερις καταστάσεις στο προηγούµενο σχήµα και εποµένως απαιτούνται δύο δευτερεύουσες µεταβλητές, για να οριστεί κάθε κατάσταση µε µοναδικό τρόπο.

Βήµα 4: εξαγωγή κυκλωµατικών εξισώσεων Ένας προσδιορισµός των δευτερευουσών µεταβλητών φαίνεται στο προηγούµενο σχήµα. Προφανώς, υπάρχουν και άλλοι δυνατοί προσδιορισµοί των µεταβλητών αυτών και εποµένως, υπάρχουν διάφορα ισοδύναµα κυκλώµατα για το ίδιο πρόβληµα, µερικά από τα οποία µπορεί να είναι απλούστερα από άλλα. Όµως, σπάνια αξίζει να αναζητηθεί η καλύτερη λύση γιατί αυτό αποτελεί µια χρονοβόρα εργασία.

Βήµα 4: εξαγωγή κυκλωµατικών εξισώσεων Ο αριθµός των δευτερευουσών µεταβλητών που χρειάζονται για να οριστεί µια κατάσταση σχετίζεται µε τον αριθµό των flip flops που πρέπει να χρησιµοποιηθούν για την υλοποίηση του κυκλώµατος.

Πίνακας καταστάσεων για την εκτίµηση των εισόδων J,K ενός ανιχνευτή συνδυασµών

Χάρτες Karnaugh

Βήµα 5: Υλοποίηση Τώρα είναι απλή η κυκλωµατική υλοποίηση µε την χρήση των εξισώσεων που αναπτύχθηκαν στο βήµα 4. Σε αυτή την περίπτωση η κυκλωµατική υλοποίηση θα είναι

Εργαστήριο Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας Artificial Intelligence Group http://www.wcl.ee.upatras.gr